Закон полноты частей системы (самодействия ТС, вытеснения человека из ТС)

По мере развития ТС начинают выполнять функции всё более высоких уровней.

На исполнительском (энергетическом) уровне человек сначала вытесняется из исполнительных органов (инструментов), затем из преобразователей энергии (трансмиссии), затем из источников энергии.

На уровне управления (командном) человек вытесняется из устройств управления, затем из преобразователя команд, затем из источника команд.

На информационном уровне человек заменяется датчиками и далее блоками преобразования информации от датчиков, затем компьютерной техникой для принятия решений и выдачи команд на исполнительный уровень.

Схема взаимодействия подсистем ТС и очерёдность вытеснения из неё человека

Вепольный анализ

Операции, которые сложно или невозможно провести с реальными системами иммитируют на моделях, а полученные результаты переносят на реальные объекты с соблюдением условий подобия (масштаба), степени преобразования и упрощения (исключение некоторых второстепенных качеств или свойств). Модель может быть совершенно не похожа на объект, но должна давать возможность делать преобразования и исследования поведения системы при изменении параметров в определённых условиях и диапазонах. Наибольшее распространение в настоящее время и усилится в будущем математическое моделирование процессов и поведения конструкций. В химии моделирование на основе преобразования химических формул даёт прекрасные результаты, уравнивая коэффициенты в записи химической реакции, мы выполняем проверку на закон сохранения вещества и энергии, получая информацию о соотношениях между реагирующими веществами.

Подобно тому, как записывают химические реакции, можно записывать и «технические реакции», которые приняты как стандарт в ТРИЗ. Этот метод моделирования в ТРИЗ назвали ВЕПОЛЬНЫМ анализом (использована комбинация слов ВЕщество и ПОЛе).

Для написания «технических реакций» используют следующие условные обозначения:

необходимое взаимодействие;

недостаточное взаимодействие;

нежелательное взаимодействие;

направление взаимодействия;

направление преобразования веполя;

В₁ – вещество преобразуемое, на которое направлено действие (изделие);

В₂ – вещество преобразующее или действующий элемент (инструмент);

П_т – поле (функция воздействия или вид энергии преобразования);

Пример записи «технической реакции»: П

В₁ В₂ В₁

Такой вепольной формулой записывают техническое противоречие. Изобретательской моделью минимальной технической системы является конфликтное взаимодействие двух вещественных элементов (одним из них в целом ряде задач может быть внешняя среда), которые подвержены полевому (энергетическому) воздействию. Минимальность абсолютная, т.к. исключение любого из компонентов модели исключает возможность функционирования технической системы. Такой элементарный веполь является «первокирпичиком» любой ТС. Специально разработанные в ТРИЗ правила преобразования веполей позволяют решить большой класс изобретательских задач.

В ТРИЗ понятие поля универсально и представляет собой любой вид материального взаимодействия объектов или объекта и субъекта. Полей немного, а выбор подходящего из них занимает минимальное время для решения технической задачи. Перебор полей начинают с наиболее «грубых» к более «тонким», согласно условной абревиатуре МеТХЭМ, т.е. первое поле механическое, затем тепловое, химическое, электрическое, магнитное и дополнительно поля гравитационное, поля сильных и слабых ядерных взаимодействий, поле запаховое, звуковое, оптическое и др.

Например, способ определения утечки природного газа, заключающийся в том, что в бесцветный и непахнущий газ заранее добавляют одорант, т.е. вещество, обладающее острым неповторимым запахом даже в ничтожных количествах, который при минимальных утечках из системы сигнализирует о разгерметизации. В этом случае взаимодействие между человеком и газом осуществляется посредством «запахового» поля.

В зависимости от применяемого для решения задачи поля ему в формуле даётся соответствующее обозначение, например, П_т – тепловое поле, П_м – механическое поле, П_э – электрическое поле, П_маг –магнитное поле, П_х – химическое поле (в.т.ч. катализаторы, ингибиторы, окислители, восстановители, инертные среды), а также сочетание этих полей П_эм – поле электромагнитное, П_эх – поле электрохимическое и т.д.

В ТРИЗ сформулированы 6 основных свойств веполей и 5 правил преобразования веполей, используя которые, можно не только анализировать технические объекты с точки зрения их преобразования, но и решать изобретательские задачи.

Как правило, при решении изобретательских задач методом вепольного анализа достаточно бывает достроить модель объекта до полного веполя или устранить вредные связи в полном веполе выраженные в вещественной или в полевой форме.

Пример. Во время боевых действий в горах возникла необходимость ликвидировать гранатами засаду, расположенную в ущелье, на глубине почти километр. Но граната, после того, как выдернуто кольцо и отпущен рычаг-предохранитель, взрывается через 4 секунды. За это время она не может долететь до цели. Как быть?

Есть неполный веполь – рычаг и действующее на него механическое поле – сила пружины, стремящаяся его отбросить после того, как вынуто кольцо. Чтобы не дать рычагу преждевременно сработать, нужно достроить веполь – ввести вещество, его удерживающее. А после падения гранаты вниз это вещество должно исчезнуть, освободить рычаг. Лучшее решение, если оно исчезнет за счёт применения имеющихся в ресурсе системы полей, например, силы удара (П_мех).

П П П

В₁ В₁ В₂ В₁ В₂

П_мех

Из вепольной формулы ясны требования к В₂ – оно должно от удара исчезать, разламываться, разбиваться. Самое простое – использовать стекло. Поэтому гранату засовывали в стеклянную банку и бросали вниз, где она и взрывалась после разрушения банки и освобождения рычага.

Пример 2. Развивающаяся под нагрузкой трещина в конструкции изделия «шумит», т.е. издаёт слабые акустические сигналы, услышать которые на слух нельзя. А прослушивать их необходимо для того, чтобы правильно спрогнозировать опасность состояния той или иной трещины и предотвратить разрушение детали. Сегодня в таких случаях используются пьезодатчики, преобразующие слабые акустические сигналы в электрические, легко наблюдаемые по осциллографу.

Вепольная схема решения в этом случае выглядит так:

П_{1 шум} П₁

В₁ В₁ В₂ датчик

металл

П₂

Вепольный анализ в ТРИЗ выполняет две важные функции. Во-первых, это язык конструирования и преобразования моделей технических систем, на котором написаны стандарты на решение изобретательских задач. Во-вторых, он является и самостоятельным инструментом их решения: правила вепольного анализа в сочетании с порядком перебора полей с помощью аббревиатуры МеТХЭМ позволяет уверенно решать многие задачи второго и третьего уровня.